實驗室合成氨裝置作用

① 實驗室里加熱氯化銨和氫氧化鈣的固體來製取氨氣。那工業是如何製取氨氣的呢工業的製取和實驗室的製取的

答案：工業制氨氣是用N2和H2化合生成氨氣

實驗室制氨氣是氯化銨和氫氧化鈣的固體共熱生成氨氣

一、氨氣的工業製法：

1、反應原理：

3、注意：①棉花的作用：可減小NH3與空氣的對流速度,收集到純凈的NH3。

②源轎Ca(OH)2 不能用納裂缺NaOH代替。

② 關於合成氨

20世紀初發展出來來，由源大氣中氮制氨的化學方法。是化學方法方面最重要的發明之一，因為它使大氣中氮的固定成為可能，從而還能由將轉化為硝酸來生產肥料（和炸葯）所需的硝酸鹽。哈伯（F.Haber）在理論的實驗上證明，如何維持來自空氣的氮和來自水中的氫在適當的溫度和壓力，並在有催化劑的情況下反應。博施（C.Bosch）還證明如何在工業規模上實現這種方法。總反應是3H2+n2=2NH3

③ 簡述轉化工序在整個合成氨裝置中的重要性

以天然氣為原料生產合成氨，採用的是天然氣加壓催化蒸氣轉化法。此法不僅適用於天然氣，也適用於油田氣，煉油氣等以甲烷為主的氣體。但由於原料氣不同，所以催化反應的條件亦有所不同。 轉化工序的作用，是將主要脫硫合格後的天然氣和從系統來的中壓蒸汽混合，給加熱到500°C左右，在鎳催化劑的作用下，轉化成半水煤氣，作為合成氨和氨加工產品的原料氣。
目前採取的甲烷蒸汽轉化法，除一段爐及其燒嘴結構各有特點外，在工藝流程上均大同小異，都包括有一、二段轉化，原料氣預熱及預熱回收。

進一段爐前的氣體預熱溫度不能過高，水碳比不能過小，否則，可能發生析碳反應。 向二段轉化爐頂部加入工藝空氣（開車階段）時，應達到以下條件：①一段爐出口總管溫度在700以上；②一段轉化爐氣加大到40以上；③工藝空氣的壓力比爐內壓力高0.5Mpa。上述三個條件同時具備時，才允許向二段爐加入工藝空氣，以防止爐頂溫度過低，達不到燃燒溫度或一段轉化倒入空氣管而引起爆炸。為防止此種情況的發生，現在很多廠家都在工藝空氣管道上設計安裝了安全鎖保護裝置，確保安全生產。
轉化反應是可逆反應，要使反應向生成物方向進行，除提高溫度，適當降低壓力外，最重要的是增大反應物水的濃度，既提高水碳比，使水碳比高於理論值。 提高水碳比，能防止析碳反應發生，但不可提得太高，這樣將適得的其反。一般水碳比控制在3.5——4即可。 調節好轉化氣的氣體成分是很重要的，要根據生產實際情況，適時調節氣體成分，達到後工序以及合成氨所需比例的要求。

④ 實驗室氨氣的原理,裝置,收集及檢驗

加熱固體銨鹽和鹼的混合物

反應原理：2NH₄Cl+Ca(OH)₂=加熱= CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O

反應裝置：固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台（帶鐵夾）等。

凈化裝置（可省略）：用鹼石灰乾燥。

收集裝置：向下排空氣法，驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口，試紙變藍色；或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口，有白煙產生。

尾氣裝置：收集時，一般在管口塞一團棉花球，可減少NH₃與空氣的對流速度，收集到純凈的NH₃。

注意事項：

不能用NH₄NO₃跟Ca(OH)₂反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸，且產物與溫度有關，可能產生NH₃、N₂、N₂O、NO。

實驗室制NH₃不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)₂。因為NaOH、KOH是強鹼，具有吸濕性(潮解)易結塊，不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下，對玻璃儀器有腐蝕作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH))₂制NH₃。

用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH₃分子微粒直徑小，易與空氣發生對流，堵棉花目的是防止NH₃與空氣對流，確保收集純凈；減少NH₃對空氣的污染。

實驗室制NH₃除水蒸氣用鹼石灰，而不採用濃H₂SO₄和固體CaCl₂。因為濃H₂SO₄與NH₃反應生成(NH₄)₂SO₄。NH₃與CaCl₂反應能生成CaCl₂·8NH₃（八氨合氯化鈣）。

(4)實驗室合成氨裝置作用擴展閱讀：

氨氣的工業製法：

空氣中的氮氣加氫

隨著大型化的發展，氨合成圈已成為降低合成氨能耗的主要單元之一。近代大型氨合成裝置的代表設計有三種：

1、布朗的三塔三廢鍋氨合成圈

布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個合成塔和3個廢鍋組成。塔內有催化劑筐，氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過，再由上向下軸向流過催化劑床。三塔催化劑裝填量比二塔多，最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上，減少了循環氣量，節省了循環壓縮功。

合成塔控制系統非常簡單，各塔設有旁路用閥門調節氣體入塔溫度。由於氨合成反應平衡的限制，決定了催化劑溫度，不需要調節催化劑床層反應溫度。

2、伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈採用兩個較小的合成塔，3個催化劑床，兩塔塔後各連一個廢鍋。這種結構使反應溫度分布十分接近最優的反應溫度，氣體的循環量和壓降小，投資和能耗節省，副產高壓蒸汽多。

3、托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

托普索S-250系統採用無下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成。

還包括：

（1）廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱；

（2）合成塔進出氣換熱器，水冷器，氨冷器和冷交換器，氨分離器及新鮮氣氨冷器等。合成塔為徑向流動催化劑床，採用1.5mm～3mm小催化劑，壓降為0.3MPa。由S-200型塔出來的合成氣，經廢熱鍋爐回收熱量，並保證入S-50型塔的合適溫度，以提高單程合成率。

⑤ 二段轉化爐在合成氨生產過程中起什麼作用

二段轉化爐是合成氨裝置中最關鍵的設備之一。經一段轉化後的工藝氣介質．尚需在二段轉化爐中進一步轉化，使工藝原料氣在氫類蒸汽轉化後達到工藝所要求的甲烷（CH4）含量0.9％以下，同時轉化後的工藝介質含較高的熱能，可由下游的廢熱鍋爐回收並產生高溫蒸汽。
二段轉化爐是合成氨生產裝置中使用溫度最高的反應設備，其運行良好與否對整個工藝生產系統影響較大，使用、維護、和檢修好該設備意義重大。

⑥ 氨氣制備方法

氨氣制備方法指的是製取氨氣的方法。氨氣是實驗室與生產中的常用氣體。製取氨氣的方法主要有加熱固體氯化銨與熟石灰的混合物，然後將氣體收集起來。

氨氣制備方法的工藝流程有很多方案，世界各國採用的也不盡相同。至2014年為止世界上比較先進的有布朗三塔三廢鍋氨合成圈[2]、伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡薩里軸徑向氨合成工藝。

氨氣制備的實驗室製法，固體銨鹽製取
加熱固體銨鹽和鹼的混合物
反應原理：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O

裝置圖1
反應裝置：固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台（帶鐵夾）等。
凈化裝置（可省略）：用鹼石灰乾燥。
收集裝置： 向下排空氣法，驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口，試紙變藍色；或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口，有白煙產生。
尾氣裝置：收集時，一般在管口塞一團棉花球，可減少NH3與空氣的對流速度，收集到純凈的NH3。
注意事項：
不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸，且產物與溫度有關，可能產生NH3、N2、N2O、NO。[5]
實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因為NaOH、KOH是強鹼，具有吸濕性(潮解)易結塊，不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下，對玻璃儀器有腐蝕作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH3分子微粒直徑小，易與空氣發生對流，堵棉花目的是防止NH3與空氣對流，確保收集純凈；減少NH3對空氣的污染。
實驗室制NH3除水蒸氣用鹼石灰，而不採用濃H2SO4和固體CaCl2。因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4。NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3（八氨合氯化鈣）。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3
氮化物製取
可以用氮化物與水反應或者疊氮化物分解。如：[5]
Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

氨氣制備方法中濃氨水製取
反應原理：NH3·H2O NH3↑+H2O。
裝置圖2
這種方法一般用於實驗室快速制氨氣。
裝置：燒瓶，酒精燈，鐵架台，橡膠塞，導管等。
注意事項：加熱濃氨水時也會有水蒸氣，需要用乾燥裝置除雜。同上，這種方法制NH3除水蒸氣用鹼石灰，而不要採用濃H2SO4和固體CaCl2 。[5]
濃氨水中加固態鹼性物質
反應原理：濃氨水中存在以下平衡：

裝置圖3
NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-，[6]
加入固態鹼性物質（如CaO，NaOH，鹼石灰等），消耗水且使c(OH-)增大，使平衡移動，同時反應放熱，促使NH3·H2O的分解。

氨氣制備方法中工業合成氨技術
合成氨指由氫氣、氮氣在高壓、高溫、催化劑作用下直接化合生成的氨，是固氮的一種方法。目前世界上的氨，除少數從焦爐氣中回收的副產品外，絕大部分均由合成法製造。該法生產工藝基本過程如下：[7]
造氣
合成氨原料氣中的氮氣一般來自空氣，氫氣則需要制備。制氫的原料有天然氣、石腦油、重質油、煤等。
脫硫
制氫的原料中，一般含有少量的硫化氫或硫化物，它們會進入原料氣中，這些含硫物質，極易使後續階段使用的催化劑中毒，必須首先將其除去，這個過程稱為脫硫。脫硫主要有物理吸收(用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收劑)和化學吸收兩種，後者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。[7]
變換
經脫硫後的原料氣中，除氫氣外，還含有一定量的一氧化碳。為提高氫氣產量，利用水蒸氣和一氧化碳反應，使之轉化成氫氣，該過程稱為變換。反應式如下：
CO+H2O→CO2+H2
反應必須通過使用催化劑完成。
脫碳。將變換氣中的二氧化碳除去的過程叫脫碳。其方法有物理吸收和化學吸收兩種，後者效果更好。我國開發的氨水脫除二氧化碳得到碳酸氫銨(一種常用氮肥)的方法在小型合成氨廠普遍使用。其反應式如下：[7]
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
精煉
經過上述幾個過程得到的氮、氫原料氣中還含有少量的一氧化碳和二氧化碳，而合成反應使用的催化劑要求碳的氧化物總量不能大於10ppm，必須進一步脫去;少量水分對催化劑的活性等也有影響， 同樣要除去。除去這些微量有害物質的過程， 稱為精煉。最早採用銅氨液吸收法，反應式為：[7]
Cu(NH3)2+CO+NH3→Cu(NH3)3CO
少量二氧化碳可被氨進一步吸收。反應式為：
CO2+H2O+NH3→NH4HCO3
60年代後新開發的鎳作催化劑， 使二氧化碳、一氧化碳與氫反應生成甲烷的精煉工藝效果更好。反應式如下：
CO+3H2→H4+H2O
CO2+4H2→CH4+2H2O
以天然氣為原料的合成氨廠一般採用此工藝。